第二章 文獻回顧
2.3 PU 發泡材
聚胺基甲酸酯（Polyurethane，PU）是利用多元醇（Polyol）和二異 氰酸鹽（Diisocyanate）聚合而成。PU 發泡材在生活上之應用十分廣泛，
家庭用途中主要是應用於椅墊、扶手等家具，其次為床墊、枕頭等床具，
運輸配備中主要運用於汽車、火車、船舶、飛機等之椅墊、頭枕、扶手、
遮陽板、車門、地毯底襯、家具等。硬質發泡體則取代傳統資料於隔熱 之用途在住宅、汽車、電冰箱及甚多其他用途，每年消耗量為數萬頓。
此外硬質發泡體之細胞結構及均勻性則又較軟質可撓性發泡體來的更重 要，而軟質發泡體較其他高分子發泡體易於控制其開放式細胞之百分 率，此種軟質發泡體可能有高達95 %之開放式細胞，使其具有強韌及甚 佳壓扁之性能及甚快恢復時間等優點。
典型的PU 彈性體（Polyurethane-Elastomer）的結構是由硬質基（Hard Segment）和軟質基（Soft Segment）交替結合而成，硬質基部份是由二 異氰酸鹽和低分子量之鏈延長劑（Chain Extender，如二胺或二元醇）組
成，而軟質基部份是由長鏈醇所組成，分子量介於 500-5000 之間。PU 的性質與鏈的柔軟度、鏈的糾纏、分子鏈間交互作用力及交聯密度有關，
經由 X-ray 繞射、熱分析及機械性質分析得知，長的軟質基及短的軟質 基，藉著化學鍵、氫鍵等聚集在一起，經延伸後之情形可表示成如圖2.5 所示； PU 具有兩個轉化區，一個在室溫下，此為軟質基的 Polyol 所表 現出的，另一個在100℃以上，此為硬質基區域的鬆弛作用所表現出來的。
Hard segment Soft segment
圖 2. 5、PU 分子鏈段上之軟、硬鏈段區域圖示
由於PU 發泡材可藉由調整發泡配方，製成由軟質至極硬質間，任何 程度之發泡體，並依特定應用之要求，其密度可控制在1.2 lb/ft3至60 lb/ft3
（約為19.22 kg/m3至961.16 kg/m3）之間，強度亦隨之明顯變化。任何 高分子發泡體為柔軟可撓性或堅實硬質者，其性質主要均受細胞結構控 制。對設計任何類型之發泡體，細胞結構之均勻性為一絕對必要性，因 此，發泡體在其特定應用上之價值，亦隨此種均勻性而改變。這些性質 則是視細胞均勻性與否而定，因此細胞結構之均勻性在軟質發泡體中佔
極重要之因素。
回顧了許多前人的文章，發現前人討論三明治板結構，於心材部分 採用的多是蜂巢結構，討論多聚焦於面板與蜂巢心材有無黏膠層的狀態 以及考慮黏膠層時應否考慮其黏彈性。相較於此，三明治板面板為浪板 或烤漆鋼板等，心材部分為PU 發泡材；除非臨破壞前的大變形，否則可 假設材料為線彈性，且PU 與鋼板有自黏性，並無使用膠黏層，就算界面 有些膠結現象，對於工程實務而言，由文獻（蕭，2006）可知 4 %的膠 黏層影響力其實是可以予以忽略的。本研究著重於彎鉤組合心材為PU 發 泡材的三明治防火牆板（圖2.6）之力學行為分析，以分析彎鉤與 PU 發 泡材的基本材料性質為重點，故不考慮膠黏層的影響。其中PU 發泡材可 由其氣泡的細緻度與均勻度評估其品質；基於此特性，將以非破壞性的 影像識別程式來探討PU 發泡材的孔隙率與其強度的關係。品質好壞更是 決定此種建材性能之重要關鍵，不少國內外學者們針對材料強度作理論 或實驗的研究，但從影像處理的方式著手，進行有系統的力學研究，則 仍為待發展的新方向。